專(zhuān)利名稱(chēng)：計(jì)量和控制分配速率的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種計(jì)量和控制內(nèi)模涂料(IMC)組合物注入模腔和模腔內(nèi)的樹(shù)脂模制品或基體上的分配速率的方法和設(shè)備。本發(fā)明特別用作與注模機(jī)連接的分配和控制裝置的計(jì)量氣缸上的反饋和控制設(shè)備。
背景技術(shù)：
模制熱塑性和模制熱固性制品，例如那些由聚烯烴、聚碳酸酯、聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和聚氨酯所制備的制品，廣泛用于包括汽車(chē)、航海、娛樂(lè)、建筑、辦公用品和室外裝備的工業(yè)。經(jīng)常需要在模制熱塑性或模制熱固性制品上施加涂料。例如，該模制品可用作多部件組件中的一個(gè)部件。為與該裝置中其它部件的表面涂層相配合，模制品可能需要施加與其它部件的表面涂層特性相同的表面涂料。涂料也可用來(lái)改善模制品的表面特性，如外觀的均一性、光澤性、耐擦傷性、耐化學(xué)性和耐候性等。另外，可使用表面涂料來(lái)促進(jìn)模制品和隨后施加到模制品上的單獨(dú)表面涂層之間的粘合。
已經(jīng)開(kāi)發(fā)了多種工藝來(lái)在模塑制品上施加表面涂料。許多這樣的工藝涉及從模具中移出后再于塑料制品上施加表面涂料。這些工藝經(jīng)常為多步驟過(guò)程，涉及表面制備后用油漆或其它涂料噴涂該制備的表面。相比而言，IMC提供了一種在從模具中排出前就在模塑品上施加表面涂料的方法。IMC能消除從模具排出后施加涂料于制品的獨(dú)立的生產(chǎn)步驟，因此降低了生產(chǎn)制品的總成本。
使用熱塑性樹(shù)脂的模具通常為“蛤殼”式設(shè)計(jì)，具有在分界線(xiàn)會(huì)合的一對(duì)半模。一個(gè)半模通常保持靜止而另一個(gè)半模通常在關(guān)閉位置和開(kāi)放、收回位置之間可動(dòng)。為形成模制品，可動(dòng)半模移動(dòng)到關(guān)閉位置并在夾緊力下保持閉合從而形成一個(gè)封閉的模腔。向模腔中注入熔融熱塑性材料。用熱塑性材料完全填充模腔并使材料充分冷卻和固化，形成模制品。在整個(gè)模制過(guò)程中，可動(dòng)半模保持在關(guān)閉位置。模制完成后，半模開(kāi)啟，從中放出成品模制品。
由于模具設(shè)計(jì)和模制條件的不同，如果在IMC組合物注射前模具就斷裂或分開(kāi)，一般在這些方法中不使用注射模制熱塑性材料的IMC。當(dāng)模制熱塑性材料時(shí)，通常必須維持可動(dòng)半模的壓力來(lái)保持模腔閉合并防止材料沿分界線(xiàn)逸出。另外，模制時(shí)還經(jīng)常必須“壓縮”或維持在熱塑性制品上的壓力，這也必須要保持模腔封閉。壓縮模具有利于給模制品提供更均一的晶相或分子結(jié)構(gòu)。如果不壓縮，模制熱塑性制品的物理特性容易受損。
由于熱塑性材料的注模不允許模具在IMC注入模腔之前分開(kāi)或斷裂，IMC組合物必須在能壓縮熱塑性制品的所有需要涂層區(qū)域的充分壓力下注射。通過(guò)壓縮熱塑性制品，IMC組合物能夠置于模腔的模制表面和模制熱塑性制品的外表面之間。用液體IMC內(nèi)模涂層注入模制熱塑性制品的方法描述于權(quán)利共有的、共同待決的、于2003年9月9日公開(kāi)的、名稱(chēng)為“內(nèi)模涂覆聚烯烴制品的方法”的第6617033號(hào)美國(guó)專(zhuān)利；和于2001年10月9日提交的、名稱(chēng)為“優(yōu)化內(nèi)模涂覆注射模制熱塑性基體”的第09/974644號(hào)美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)；和2001年10月22日提交的、名稱(chēng)為“選擇性控制內(nèi)模涂料流體”的第10/045481號(hào)美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)。
向模腔中物理注入液體IMC組合物的方法和裝置描述于權(quán)利共有的、共同待決的、名稱(chēng)為“分配和控制內(nèi)模涂覆注射模制熱塑性制品的裝置和方法”的第60/422784號(hào)美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)。該分配和控制設(shè)備公開(kāi)了一種向注模機(jī)上的一對(duì)半模所形成的腔中注入IMC組合物的配送系統(tǒng)和一種控制該配送系統(tǒng)的裝置。然而，當(dāng)IMC組合物注入模具時(shí)，希望能精確并可變控制IMC組合物注入模腔全過(guò)程的IMC組合物的注射量和注射速率。
在每次IMC組合物注入模腔時(shí)，可變控制內(nèi)模涂層組合物的分配速率，將會(huì)使分配速率與模腔內(nèi)的變化條件調(diào)整的更為一致。例如，開(kāi)始注射IMC時(shí)，需要高的分配速率來(lái)使模制基體變形并使IMC組合物置于模制基體和半模表面之間。變形后，可能需要相對(duì)較低的分配速率來(lái)防止注射的IMC組合物經(jīng)模具分界線(xiàn)而泄漏。在IMC注射結(jié)束或接近結(jié)束時(shí)，由于部件會(huì)變冷并且需要將涂料壓入模制部件的遠(yuǎn)區(qū)或遠(yuǎn)處，可能會(huì)需要相對(duì)較高的分配速率來(lái)充分涂覆模制部件。另外，希望能更精確控制IMC組合物的分配速率，使其與模腔中存在的條件更相關(guān)。

發(fā)明內(nèi)容
本方法計(jì)量和控制了向模腔中和容納于其中的熱塑性模制品上注射IMC組合物的分配速率，克服了前面的缺陷及其它缺陷，提供了前述的和其它的有利特征。該方法包括向模腔中注入加熱的熱塑性材料，使熱塑性材料在模腔中形成熱塑性制品，將IMC組合物注射到模腔(16)中和熱塑性制品上。涂料組合物注入所述模腔的量和速率均被控制。計(jì)量和控制方法可包括使用線(xiàn)性傳感器和可編程序邏輯控制器來(lái)計(jì)量IMC組合物的分配量和分配速率。另外，該方法還可包括以第一速率分配第一數(shù)量的IMC組合物，以低于第一速率的第二速率分配第二數(shù)量的IMC組合物，和，可選擇地，以高于第二速率的第三速率分配第三數(shù)量的IMC組合物。
本發(fā)明的另一方面，提供了一種控制向模腔中和向形成于其中的熱塑性模制品上注射IMC組合物的量和速率的設(shè)備。更具體來(lái)說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明的該方面，至少兩個(gè)模具件來(lái)形成模腔。第一組合物注射器流體連接于模腔來(lái)向模腔中注入第一組合物，第二組合物注射器流體連接于模腔來(lái)向模腔中注入IMC組合物。第二注射器包括一個(gè)流體連接于模腔并盛有IMC組合物的計(jì)量氣缸。一液壓驅(qū)動(dòng)活塞伸入計(jì)量氣缸，通過(guò)活塞在第一方向的運(yùn)動(dòng)從氣缸中取出一定量的IMC組合物。提供了控制通過(guò)活塞從計(jì)量氣缸中取出IMC組合物的量的裝置。還提供了控制通過(guò)活塞從計(jì)量氣缸中取出IMC組合物的速率的裝置。
有利地，向模腔中分配IMC組合物的速率能隨時(shí)間而可變控制。此外，該控制可以非常精確。
此外，IMC組合物的最大注射壓力可通過(guò)控制注射速率來(lái)調(diào)整。壓力反饋可通過(guò)測(cè)量分配量和分配速率來(lái)獲得。


圖1是適用于本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案的一個(gè)模制裝置實(shí)施例的側(cè)視圖。
圖2是通過(guò)模腔垂直斷面的局部剖視圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案的適于連接到圖1的模制裝置上的一個(gè)內(nèi)模涂料分配和控制裝置的透視圖。
圖4是圖3中的分配和控制裝置的計(jì)量氣缸組件的剖視圖，其中，計(jì)量氣缸組件包括一個(gè)線(xiàn)性傳感器。
說(shuō)明性實(shí)施方案的詳細(xì)描述現(xiàn)在參照附圖，這些圖僅起解釋本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案的作用，不是為了對(duì)其進(jìn)行限制，還在所有幾個(gè)附圖使用了相同的附圖標(biāo)記來(lái)指示相同或相應(yīng)的部件，圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案的模制設(shè)備或注模機(jī)10，模制設(shè)備10包括第一半模12和第二半模14。第一半模12優(yōu)選保持處于靜止或固定位置。圖1中，可動(dòng)半模14處于打開(kāi)位置?？蓜?dòng)半模14移動(dòng)到閉合位置時(shí)第一和第二半模互相配合，在其間形成封閉的模腔16(見(jiàn)圖2)。更具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)可動(dòng)半模14處于閉合位置時(shí)，半模12、14沿表面18和20(圖1)緊密配合，在其間并圍繞模腔16形成一分界線(xiàn)22(圖2)。
通過(guò)夾緊機(jī)構(gòu)24的夾緊驅(qū)動(dòng)器26(如利用本領(lǐng)域已知的液壓、氣動(dòng)或機(jī)械驅(qū)動(dòng)器)動(dòng)作，可動(dòng)半模14通常沿相對(duì)第一或固定半模12水平的軸線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。由夾緊機(jī)構(gòu)24施加的夾緊力的操作壓力應(yīng)該大于由第一組合物注射器30和第二組合物注射器32中的任何一個(gè)所產(chǎn)生或施加的壓力。在優(yōu)選實(shí)施方案中，由夾緊機(jī)構(gòu)24施加到模具表面上的壓力范圍通常為約13.8至約103.3MPa(即2000至約15000磅每平方英寸(psi))，優(yōu)選為約27.6至約82.7MPa(4000至12000psi)，更優(yōu)選為約41.3至約68.9MPa(6000至10000psi)。
另外參照?qǐng)D2，半模12、14示于閉合位置，沿分界線(xiàn)22相互鄰接或配合以形成模腔16。本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解，根據(jù)所需模制的終端產(chǎn)品或制品，模腔16的設(shè)計(jì)可在尺寸和形狀上有很大變化。模腔16通常有位于第二半模14上的第一表面34，由其形成制品的外表面，還有位于第一半模12上的相應(yīng)或相對(duì)的第二表面36。第一半模12形成有與模腔16連接的第一孔38來(lái)使第一組合物注射器30將其組合物注入模腔16。同樣，第二半模14形成有也與模腔16連接的第二孔40來(lái)使第二組合物注射器32將其組合物注入模腔16。
第一組合物注射器30是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所熟知的典型注模設(shè)備。更具體來(lái)說(shuō)，第一組合物注射器30一般能夠向模腔16中注射通常為樹(shù)脂或聚合物的熱塑性組合物。由于空間限制，用來(lái)注射熱塑性組合物的第一注射器30設(shè)置為從固定半模12上來(lái)注射材料。應(yīng)當(dāng)理解，第一組合物注射器30也可反向設(shè)置在可動(dòng)半模14上。第二組合物注射器32通常能向模腔16中注射IMC組合物來(lái)涂覆在其內(nèi)形成的模制品。在所舉實(shí)施方案中，所示第二注射器32設(shè)置在可動(dòng)半模14上。然而，應(yīng)當(dāng)理解，第二注射器32也可選擇設(shè)置在靜止半模12上。
所示第一組合物注射器30處于“后退”位置，但很容易理解，第一組合物注射器30也可在水平方向移動(dòng)以使其噴嘴或樹(shù)脂出口42能夠與半模12相配合。在配合位置，第一組合物注射器30能夠?qū)⑵鋬?nèi)容物注入模腔16。僅起說(shuō)明作用，所示第一組合物注射器30為往復(fù)-螺旋機(jī)，其中第一組合物可置于漏斗44中，然后旋轉(zhuǎn)螺桿46通過(guò)一個(gè)加熱的擠壓桶48來(lái)傳送該組合物，其中，第一組合物或材料被加熱到其熔點(diǎn)以上。當(dāng)加熱材料在桶48的末端附近聚集時(shí)，旋轉(zhuǎn)螺桿46用作注射活塞迫使材料經(jīng)噴嘴42注入模腔16。噴嘴42通常在其開(kāi)放端有一閥(未示出)，旋轉(zhuǎn)螺桿46通常有一單向閥(未示出)來(lái)防止材料回流入旋轉(zhuǎn)螺桿46。
并非意味著第一組合物注射器30被限定為圖1所示的實(shí)施方案，其可為任何能夠?qū)崴苄越M合物注入模腔16的設(shè)備。例如，注模機(jī)也可有在如采用中心注射的“疊模”中的在垂直方向上可動(dòng)的半模。其它合適的注模機(jī)包括多種可從以下公司獲得的注模機(jī)Cincinnati-Milacron，Inc.(Cincinnati，Ohio)；Battenfeld Injection MoldingTechnology(Meinlerzhagen，Germany)；Engel MachineryInc.(York，Pennsylvania)；Husky Injection Molding SystemsLtd.(Bolton，Canada)；BOY Machines Inc.(Exton，Pennsylvania)及其它公司。
參照?qǐng)D3，IMC分配和控制裝置60能夠與模制設(shè)備10連接來(lái)提供IMC并因此來(lái)控制模制設(shè)備10?？刂蒲b置60更加詳細(xì)地描述于上述權(quán)利共有的、共同待決的參考文獻(xiàn)‘784申請(qǐng)。通常，控制裝置60包括一個(gè)接收氣缸62來(lái)容納盛有IMC組合物的IMC容器。合適的組合物描述于權(quán)利共有的、名稱(chēng)為“適合終端使用的內(nèi)模涂料組合物”的第5777053號(hào)美國(guó)專(zhuān)利?？刂蒲b置60還包括一個(gè)計(jì)量氣缸或管64和一個(gè)空氣驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)移泵66。計(jì)量氣缸64選擇且流體連接于接收氣缸62中的涂料容器上。更具體來(lái)說(shuō)，液體管線(xiàn)(未示出)將涂料容器連接到計(jì)量氣缸64上。液體管線(xiàn)上設(shè)有閥(未示出)來(lái)控制其內(nèi)的液體流通。當(dāng)閥處于開(kāi)啟位置時(shí)，轉(zhuǎn)移泵66適于將涂料容器內(nèi)的IMC組合物選擇性地泵至計(jì)量氣缸64中。
采用常規(guī)液體流通管線(xiàn)(未示出)，計(jì)量氣缸64流體連接于模制設(shè)備10的第二注射器32上。提供了一液壓裝置如液壓驅(qū)動(dòng)活塞來(lái)選擇性地從計(jì)量氣缸64中排出其容納的IMC組合物，這將會(huì)在下面進(jìn)行詳細(xì)描述。排出的IMC組合物通過(guò)流體流通管線(xiàn)導(dǎo)向第二注射器32?？刂蒲b置60包括合適的連接件(未示出)來(lái)將控制裝置60和一個(gè)常規(guī)電源及一個(gè)常規(guī)壓縮空氣源連接。具體來(lái)說(shuō)，控制裝置60包括一個(gè)能與常規(guī)的460伏特AC或DC電源出口連接的電箱74。電箱74上包括多個(gè)開(kāi)關(guān)76和一個(gè)接觸墊控制器78，其用來(lái)控制將IMC涂料組合物從控制裝置60分配向模制設(shè)備10的模腔16，這將在下面進(jìn)行詳細(xì)描述。電源給控制裝置的電子儀器、電開(kāi)關(guān)和液壓泵提供電能。壓縮空氣源給轉(zhuǎn)移泵66提供動(dòng)力。
參照?qǐng)D4，所示計(jì)量氣缸裝置100包括計(jì)量氣缸64和液壓裝置，液壓裝置用來(lái)從計(jì)量氣缸64中排出或推出容納于其的內(nèi)含物，如IMC組合物。具體來(lái)說(shuō)，液壓裝置包括液壓氣缸102和由液壓氣缸102選擇驅(qū)動(dòng)的液壓驅(qū)動(dòng)活塞104?；钊?04與伸入計(jì)量氣缸64中的桿或軸組件106連接。液壓氣缸102可采用本領(lǐng)域所公知的電子控制并由分配和控制裝置60提供動(dòng)力。可選擇采用氣動(dòng)氣缸或機(jī)械齒輪驅(qū)動(dòng)氣缸來(lái)代替液壓裝置。
軸組件106可在收回位置和伸出位置之間移動(dòng)。在收回位置，軸組件收回到計(jì)量氣缸64的一個(gè)末端，使一定量的內(nèi)模涂料組合物供給計(jì)量氣缸64并保持于其中。在完全伸出位置，軸組件106向著計(jì)量氣缸64的另一個(gè)末端伸入其中。從收回位置移到伸出位置，軸組件106從計(jì)量氣缸64中除去或排出容納于其內(nèi)的一定量的IMC組合物。當(dāng)排出時(shí)，所除去的IMC組合物從導(dǎo)管或排出流體管線(xiàn)108導(dǎo)向第二注射器32。應(yīng)當(dāng)注意，控制裝置60的流體流通管線(xiàn)通常填充有靜態(tài)IMC組合物負(fù)載。
根據(jù)本發(fā)明，提供了線(xiàn)性傳感器110來(lái)測(cè)量直線(xiàn)行程，包括軸組件106相對(duì)計(jì)量氣缸64上一定點(diǎn)的位置、運(yùn)動(dòng)和/或速度。線(xiàn)性傳感器110可為常規(guī)的線(xiàn)性傳感器，如TEMPOSONICTMR系列傳感器(MTS SystemsCorp.；Cary，North Carolina)。具體地，線(xiàn)性傳感器110包括一傳感器管或桿112和圍繞桿112環(huán)狀設(shè)置的圓形磁鐵或環(huán)形件114。環(huán)狀件114與軸106連接以使環(huán)狀件114隨軸組件106一起運(yùn)動(dòng)。桿112通常以與活塞裝置106的運(yùn)動(dòng)方向相同的方向延伸，并保持在一相對(duì)固定的位置?？蛇x擇地，桿112與軸組件106連接，環(huán)狀件114保持在固定位置。無(wú)論是哪一種布置，都在線(xiàn)性傳感器110的頂端116上產(chǎn)生電子脈沖或電流脈沖并沿桿112向下快速送出。電流脈沖與由環(huán)狀件114所產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互作用從而產(chǎn)生一應(yīng)變脈沖，其沿桿112向上回到頂端116。環(huán)狀件114的位置取決于從產(chǎn)生電子脈沖到應(yīng)變脈沖返回所需時(shí)間。當(dāng)然，環(huán)狀件114的位置與計(jì)量氣缸64內(nèi)的軸組件106的位置相對(duì)應(yīng)。
基于桿112上的環(huán)狀件114的既定位置，線(xiàn)性傳感器110產(chǎn)生的電壓讀數(shù)被送向一個(gè)可編程序邏輯控制器或PLC(未示出)，該P(yáng)LC構(gòu)成分配和控制裝置60的一部分。使用PLC，軸組件106可由兩個(gè)位置之間的位置和/或線(xiàn)性移動(dòng)來(lái)控制。例如，軸組件106通過(guò)活塞104可移向一個(gè)具體的位置，如收回位置、伸出位置或其間的任何具體位置。經(jīng)過(guò)預(yù)定時(shí)間間隔，軸組件106也可通過(guò)活塞104從一個(gè)具體位置移向另一個(gè)具體位置。換句話(huà)說(shuō)，軸組件106的移動(dòng)速率或速度能夠得到控制?；钊?04和軸組件106的移動(dòng)速度與從計(jì)量氣缸64中排出的IMC組合物量的壓力相對(duì)應(yīng)。
使用線(xiàn)性傳感器和PLC來(lái)控制液壓氣缸中的活塞運(yùn)動(dòng)已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知。另外，有多種可供選擇的已知機(jī)構(gòu)可用來(lái)精確和可變控制本發(fā)明的液壓氣缸102。在此所示出和描述的線(xiàn)性傳感器110僅起說(shuō)明作用，不限制本發(fā)明。所有其它已知的能精確和可變控制液壓氣缸和/或提供與反饋有關(guān)的位置和移動(dòng)的裝置都在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
制造IMC熱塑性制品時(shí)，參照?qǐng)D1，熱塑性第一組合物置于模制裝置10的漏斗44中。移動(dòng)第一注射器30使之與固定半模12嵌套或配合。使用常規(guī)裝置，即使用加熱的擠壓桶48和旋轉(zhuǎn)螺桿46，第一注射器30將第一組合物加熱到其熔點(diǎn)以上并將加熱的第一組合物導(dǎo)向第一注射器30的噴嘴42。半模12、14閉合而形成封閉的模腔16。
接下來(lái)，噴嘴42的噴嘴閥(未示出)移向開(kāi)放位置一預(yù)定時(shí)間使對(duì)應(yīng)量的第一組合物進(jìn)入模腔16。旋轉(zhuǎn)螺桿46提供力或壓力來(lái)使第一組合物進(jìn)入模腔16直至噴嘴針閥回到其關(guān)閉位置。如本領(lǐng)域所熟知，第一組合物填充并填滿(mǎn)模腔16。一旦模腔16被填充并填滿(mǎn)，冷卻模制的第一組合物，從而形成模制熱塑性制品。
當(dāng)進(jìn)行模制過(guò)程時(shí)，控制IMC涂料容器和計(jì)量氣缸64之間流體流通的閥，移向其開(kāi)放位置來(lái)使流體在涂料容器和計(jì)量氣缸64之間流通。這時(shí)，即在填充計(jì)量氣缸64時(shí)，軸組件106處于收回位置。然后轉(zhuǎn)移泵66將IMC組合物泵入計(jì)量氣缸64，當(dāng)計(jì)量氣缸填充到預(yù)定量時(shí)，閥閉合來(lái)防止更多的IMC組合物進(jìn)入計(jì)量氣缸64，接下來(lái)，控制裝置60打開(kāi)第二注射器32上的閥或針閥(未示出)來(lái)使流體在第二注射器32和模腔16之間流通。正常情況下，針閥偏向或被推向閉合位置，但通過(guò)控制裝置60也可選擇性地移向開(kāi)放位置。具體來(lái)說(shuō)，使用控制裝置60的電動(dòng)液壓泵(未示出)來(lái)移動(dòng)針閥。
當(dāng)?shù)谝唤M合物注入模腔16后且待涂覆的模制品表面冷卻到熔點(diǎn)以下或達(dá)到足夠接受或支持IMC組合物的溫度或標(biāo)準(zhǔn)，但為防止IMC組合物固化，在表面過(guò)度冷卻之前開(kāi)啟液壓裝置。具體來(lái)說(shuō)，PLC，使用線(xiàn)性傳感器106，命令液壓活塞104從其起始、收回位置移向第一指定位置，由此軸組件106伸入計(jì)量氣缸64從而從計(jì)量氣缸64中排出一定量的IMC組合物。除控制活塞104和軸組件106移向指定位置外，PLC還控制液壓活塞104移向第一指定位置的速率。一般來(lái)說(shuō)，該速率與從計(jì)量氣缸64排出的IMC組合物的壓力和由第二注射器32注入模腔16的IMC組合物的壓力相對(duì)應(yīng)。活塞104移向其第一指定位置的速率和與該速率相對(duì)應(yīng)的壓力可使基體變形，并可使IMC組合物注入熱塑性模制品和一個(gè)或兩個(gè)半模12、14的內(nèi)壁之間。
接下來(lái)，活塞104和軸組件106可以不同的、明顯降低的速率從第一指定位置移向第二指定位置。新速率與低至能避免IMC組合物通過(guò)分界線(xiàn)22泄漏的壓力相對(duì)應(yīng)。最后，活塞104和軸組件106可從第二指定位置移向第三指定位置或活塞104的伸出位置?；钊?04和軸組件106移向第三指定位置的速率仍然可調(diào)，并可與足以用IMC組合物完全涂覆模制熱塑性制品的速率和壓力相對(duì)應(yīng)。該第三運(yùn)動(dòng)速率可能需要高于第二運(yùn)動(dòng)速率，這是因?yàn)槟Ｖ茻崴苄灾破房赡軙?huì)變的更冷并且IMC組合物可能需要被擠入模制件的遠(yuǎn)處。
雖然IMC過(guò)程已參照三個(gè)用來(lái)從計(jì)量氣缸64排出IMC組合物并完全涂覆部件的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了描述，應(yīng)當(dāng)理解，任何數(shù)量的運(yùn)動(dòng)都是可行的并且在每個(gè)運(yùn)動(dòng)中可以使用變化的或相同的速率。所有運(yùn)動(dòng)和速度的結(jié)合被認(rèn)為在本當(dāng)活塞104和軸組件106的每個(gè)運(yùn)動(dòng)排出容納于計(jì)量氣缸64中的IMC并將IMC送到第二注射器32時(shí)，IMC組合物通過(guò)噴嘴(未示出)注入模腔16。IMC組合物從模具表面擴(kuò)散并涂覆模制品的預(yù)定部分或區(qū)域。在IMC組合物完全注入模腔16后，控制裝置60立即或很快使第二注射器32的閥返回其閉合位置，從而防止IMC組合物進(jìn)一步注入模腔16。需要特別強(qiáng)調(diào)的是，在施加IMC組合物之前，模具未開(kāi)或已開(kāi)。也就是說(shuō)，當(dāng)?shù)谝缓偷诙M合物均被注入模腔16時(shí)，半模12、14形成分界線(xiàn)22并通常保持相對(duì)基本固定。
當(dāng)預(yù)定量的IMC組合物注入模腔16并覆蓋或涂覆制品或基體的預(yù)定區(qū)域后，涂覆基體可從模具移出。然而，在半模12、14分開(kāi)之前，IMC組合物被涂料組合物中存在的組分所固化?？蛇x擇使基體或半模達(dá)到IMC組合物的固化溫度或其附近來(lái)加熱催化固化。固化溫度隨所用的內(nèi)模涂料而變化。如上所述，在模制品冷卻到低于可使組合物完全固化的溫度以前，注射IMC組合物非常重要。IMC組合物需要一個(gè)最低溫度來(lái)催化其內(nèi)存在的催化劑，這會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生交聯(lián)反應(yīng)，從而將組合物固化并粘接到基體上。
控制裝置60的開(kāi)關(guān)76和鍵區(qū)78啟動(dòng)一個(gè)操作符來(lái)調(diào)整和/或設(shè)置控制裝置60的某些操作參數(shù)。例如，通過(guò)使控制計(jì)量氣缸64和接收容器62之間流通的閥保持開(kāi)通一更長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間，可操作開(kāi)關(guān)76來(lái)增加或減少在計(jì)量氣缸64中所填充的IMC組合物的量。此外，可使用與PLC聯(lián)絡(luò)的開(kāi)關(guān)76來(lái)設(shè)置液壓活塞104所產(chǎn)生的動(dòng)作數(shù)量、活塞104移向的指定位置(即其移動(dòng)距離)和每個(gè)動(dòng)作中活塞104的移動(dòng)速率。如上所述，可調(diào)整這些比率來(lái)以與模制過(guò)程和涂覆模制熱塑性制品相對(duì)應(yīng)的最佳壓力向模腔16中提供IMC組合物。
雖然使用了與PLC連接的線(xiàn)性傳感器來(lái)說(shuō)明和描述本發(fā)明，可以預(yù)料，可以使用設(shè)置在計(jì)量氣缸64下游的可變控制閥來(lái)實(shí)現(xiàn)線(xiàn)性傳感器110所執(zhí)行的多種功能。如本領(lǐng)域所已知，可通過(guò)PLC電子控制該控制閥來(lái)可變并精確控制內(nèi)模涂料組合物送入模腔16時(shí)的壓力。可選擇地，除線(xiàn)性傳感器外還可使用可變控制閥來(lái)提供兩種可變并精確控制內(nèi)模涂料組合物送入模腔16的配送速率的裝置?？勺儾⒕_計(jì)量和控制IMC組合物的配送速率的控制閥，和或不和線(xiàn)性傳感器來(lái)一起使用，均被認(rèn)為在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。此外還能預(yù)料，在本發(fā)明中公開(kāi)的所有可變并精確控制IMC組合物配送速率的裝置，可使用于一個(gè)或多個(gè)在權(quán)利共有的、共同待決的、于2002年10月31日提交的、名稱(chēng)為“多內(nèi)模涂料組分用高壓投送和混和系統(tǒng)及投送和混和多內(nèi)模涂料組分的方法”的第60/422740號(hào)美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)中公開(kāi)的多組分計(jì)量氣缸上。在‘740申請(qǐng)中，如果包含對(duì)可變控制閥進(jìn)行定位，優(yōu)選在混和器和第二注射器之間定位。
權(quán)利要求
1.一種計(jì)量和控制向模腔(16)中和容納于其中的熱塑性模制品上注射內(nèi)模涂料組合物分配速率的方法，該方法包括以下步驟(a)向所述模腔(16)中注射加熱的熱塑性材料；(b)使所述熱塑性材料在所述模腔(16)中形成熱塑性制品；和(c)將內(nèi)模涂料組合物注射到所述模腔(16)中和所述熱塑性制品上，其中，控制所述涂料組合物注入所述模腔(16)的量和速率。
2.權(quán)利要求1的方法，還包括步驟從步驟(a)直至(c)時(shí)，保持形成所述模腔(16)的模具件(12、14)處于彼此相對(duì)基本固定的距離。
3.權(quán)利要求2的方法，還包括步驟保持所述模具件(12、14)以使所述模腔(16)在步驟(a)中具有基本固定的容積和在步驟(c)中具有相同的基本固定的容積。
4.權(quán)利要求1-3之任一項(xiàng)的方法，其中，所述注射所述內(nèi)模涂料組合物的步驟包括以足以使所述內(nèi)模涂料組合物注入所述制品和形成所述模腔(16)的內(nèi)壁(34、36)之間的第一速率分配第一數(shù)量的所述內(nèi)模涂料組合物，以低于所述第一速率以避免所述內(nèi)模涂料組合物通過(guò)分界線(xiàn)(22)泄漏的第二速率分配第二數(shù)量的所述內(nèi)模涂料組合物。
5.權(quán)利要求4的方法，其中，注射所述內(nèi)模涂料組合物的步驟還包括以低于所述第二速率并足以完全涂覆所述制品的預(yù)定部位的第三速率分配第三數(shù)量的所述內(nèi)模涂料組合物。
6.權(quán)利要求1-5之任一項(xiàng)的方法，其中，通過(guò)使用線(xiàn)性傳感器(110)結(jié)合可編程序邏輯控制器來(lái)計(jì)量所述內(nèi)模涂料組合物注入所述模腔(16)的量和速率。
7.權(quán)利要求1-6之任一項(xiàng)的方法，其中，控制內(nèi)模涂料組合物注射量包括以下步驟使用帶有伸入所述內(nèi)模涂料組合物計(jì)量氣缸(64)的活塞(104)的液壓氣缸(102)來(lái)從所述計(jì)量氣缸(64)排出所述內(nèi)模涂料組合物并將所述內(nèi)模涂料組合物導(dǎo)入所述模腔(16)；測(cè)量所述活塞(104)的直線(xiàn)行程；和基于所述測(cè)量的直線(xiàn)行程，操作所述液壓氣缸(102)。
8.權(quán)利要求1-7之任一項(xiàng)的方法，其中，控制所述涂料組合物注入所述模腔(16)的量和速率包括以下步驟測(cè)量用來(lái)將所述內(nèi)模涂料組合物擠入所述模腔(16)的活塞(104)的位置；和基于對(duì)所述活塞(104)的測(cè)量，控制所述活塞(104)移動(dòng)的速度和距離。
9.權(quán)利要求1-7之任一項(xiàng)的方法，其中，注射所述內(nèi)模涂料的步驟包括通過(guò)流體連接于所述模腔(16)的流體管線(xiàn)從計(jì)量氣缸(64)分配所述內(nèi)模涂料組合物；和控制從所述計(jì)量氣缸(64)分配的所述內(nèi)模涂料的數(shù)量和速率。
10.一種控制向模腔(16)中和在其中形成的熱塑性模制品上注射內(nèi)模涂料組合物的數(shù)量和速率的設(shè)備，包括(a)至少兩個(gè)模具件(12、14)來(lái)形成所述模腔(16)；(b)第一組合物注射器(30)流體連接于所述模腔(16)來(lái)向所述模腔(16)中注入第一組合物；(c)第二組合物注射器(32)流體連接于所述模腔(16)來(lái)向所述模腔(16)中注入所述內(nèi)模涂料組合物，所述第二注射器包括(i)一個(gè)流體連接于所述模腔(16)并盛有所述內(nèi)模涂料組合物的計(jì)量氣缸(64)，(ii)一液壓驅(qū)動(dòng)活塞(104)伸入所述氣缸(64)，通過(guò)所述活塞(104)在第一方向的運(yùn)動(dòng)從所述氣缸(64)中取出一定量的所述內(nèi)模涂料組合物，(iii)控制由所述活塞(104)從所述計(jì)量氣缸(64)中排出所述內(nèi)模涂料組合物的所述量的裝置，(iv)控制由所述活塞(104)從所述計(jì)量氣缸(64)中排出所述內(nèi)模涂料組合物的速率的裝置。
全文摘要
提供了一種計(jì)量和控制向模腔(16)中和容納于其中的熱塑性模制品上注射內(nèi)模涂料組合物的分配速率的方法。加熱的熱塑性材料注入模腔(16)。熱塑性材料在模腔(16)中形成熱塑性制品。內(nèi)模涂料組合物注入模腔并注射到熱塑性制品上?？刂苾?nèi)模涂料組合物注入模腔和注射到熱塑性制品上的數(shù)量?？刂苾?nèi)模涂料組合物注入模腔和注射到熱塑性制品上的速率。
文檔編號(hào)B29C45/16GK1708387SQ200380102289
公開(kāi)日2005年12月14日 申請(qǐng)日期2003年10月3日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月31日
發(fā)明者道格拉斯·麥克貝恩, 埃利奧特·施特勞斯, 約翰·湯姆森 申請(qǐng)人:阿姆諾洼化學(xué)有限公司